一種鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法及裝置，在電芯內(nèi)部和/或外表面的待測(cè)受力測(cè)試區(qū)設(shè)置薄膜壓力感應(yīng)器，并進(jìn)行固定，通過(guò)讀取薄膜壓力感應(yīng)器的信號(hào)值可以得到待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的受力大小。利用薄膜壓力感應(yīng)器對(duì)裝配和使用過(guò)程中電芯受力進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)讀取薄膜壓力感應(yīng)器的信號(hào)值可以得到待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的受力大小，從而量化電芯受力值。該方法在不改變電池制作技術(shù)的工藝條件和工藝流程的條件下，可以方便的測(cè)量電芯入殼過(guò)程中任意部位受力的大小，也可以對(duì)后續(xù)鋰離子電池制備、使用過(guò)程中的電芯各部位的內(nèi)部壓力大小及其分布狀態(tài)進(jìn)行定量的測(cè)定，確定出內(nèi)部的危險(xiǎn)區(qū)域，且誤差小，可重復(fù)性好，為電池設(shè)計(jì)及制造工藝提供了可靠的依據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著對(duì)不可再生能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的重視，鋰離子電池由于其具有放電電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命好、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)其研究受到廣泛地關(guān)注并得到快速地發(fā)展，目前已經(jīng)在應(yīng)手機(jī)、電腦、電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0003]由于鋰離子電池的電芯入殼受力對(duì)鋰電池性能有至關(guān)重要的影響，直接影響著鋰電池的體積能量密度、質(zhì)量能量密度、入殼難易程度以及后續(xù)短路率等，因此電池研發(fā)和生產(chǎn)中需要對(duì)鋰離子電池電芯入殼受力進(jìn)行測(cè)定。但是現(xiàn)有的電芯入殼受力沒(méi)有定量的檢測(cè)方法，主要是通過(guò)電芯松緊比來(lái)反應(yīng)電池入殼的受力，沒(méi)有考慮到殼體變形、電芯厚度偏差等外在因素的影響，也不能量化電芯入殼過(guò)程中各個(gè)位置的受力大小，嚴(yán)重影響著鋰離子電池制質(zhì)量的進(jìn)一步提高。因此有必要提供一種新的鋰離子電池電芯入殼受力測(cè)試方法。
[0004]另外，鋰離子電池在充電后由于極片的膨脹會(huì)使內(nèi)部壓力變大，從而使原本微不足道的缺陷被放大而變得非常危險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致爆炸。但是現(xiàn)在的鋰離子電池制造及其使用過(guò)程中，人們往往忽略了對(duì)鋰離子電池充電后內(nèi)部壓力分布狀況的檢測(cè)和分析，從而不能及時(shí)對(duì)鋰離子電池的制造方式或者結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，使上述的危險(xiǎn)狀況始終存續(xù)至今。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法，以解決現(xiàn)有電芯受力測(cè)試無(wú)法定量測(cè)試的問(wèn)題，同時(shí)提供一種使用該方法的測(cè)試裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法所采用的技術(shù)方案是:在電芯內(nèi)部和/或外表面的待測(cè)受力測(cè)試區(qū)設(shè)置薄膜壓力感應(yīng)器，并進(jìn)行固定，通過(guò)讀取薄膜壓力感應(yīng)器的信號(hào)值可以得到待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的受力大小。
[0007]薄膜壓力感應(yīng)器的感應(yīng)器一端設(shè)于待測(cè)受力測(cè)試區(qū)，另一端與一用于讀取薄膜壓力感應(yīng)器信號(hào)值的數(shù)據(jù)采集模塊連接。
[0008]電芯內(nèi)部和/或外表面設(shè)有至少兩個(gè)薄膜壓力感應(yīng)器，同時(shí)對(duì)電芯的不同待測(cè)受力測(cè)試區(qū)進(jìn)行受力測(cè)試。
[0009]在對(duì)電芯進(jìn)行入殼受力測(cè)試時(shí)，電芯入殼方式米用手動(dòng)入殼。
[0010]本發(fā)明鋰離子電池電芯受力測(cè)定裝置所采用的技術(shù)方案是:包括電芯及設(shè)置于電芯內(nèi)部和/或外表面待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的薄膜壓力感應(yīng)器。
[0011]薄膜壓力感應(yīng)器的感應(yīng)器一端設(shè)于待測(cè)受力測(cè)試區(qū)，另一端與一用于讀取薄膜壓力感應(yīng)器信號(hào)值的數(shù)據(jù)采集模塊連接。
[0012]電芯內(nèi)部和/或外表面設(shè)有至少兩個(gè)同時(shí)對(duì)電芯的不同待測(cè)受力測(cè)試區(qū)進(jìn)行受力測(cè)試的薄膜壓力感應(yīng)器。
[0013]本發(fā)明鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法及裝置采用薄膜壓力感應(yīng)器對(duì)電芯入殼過(guò)程中的電芯受力進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)讀取薄膜壓力感應(yīng)器的信號(hào)值可以得到不同過(guò)程中待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的受力大小，從而量化電芯受力值。該方法在不改變電池制作技術(shù)的工藝條件和工藝流程的條件下，可以方便的測(cè)量電芯入殼過(guò)程中任意部位受力的大小，且誤差小，可重復(fù)性好，為電池松緊比設(shè)計(jì)及其制造工藝提供了可靠的依據(jù)。
[0014]另外，通過(guò)在電芯內(nèi)部放置薄膜壓力感應(yīng)器，也可以對(duì)后續(xù)鋰離子電池制備、使用過(guò)程中的各部位的內(nèi)部壓力大小及其分布狀態(tài)進(jìn)行定量的測(cè)定，有效地反映出鋰離子電池內(nèi)部的壓力分布狀況，確定出內(nèi)部的危險(xiǎn)區(qū)域，為鋰離子電池設(shè)計(jì)及其制造工藝提供了可靠的依據(jù)，進(jìn)而可以大大降低鋰離子電池因壓力不均勻而產(chǎn)生的危險(xiǎn)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明薄膜壓力感應(yīng)器在電芯內(nèi)部的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明電芯受力測(cè)試連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明的鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法，是在電芯內(nèi)部和/或外表面的待測(cè)受力測(cè)試區(qū)設(shè)置薄膜壓力感應(yīng)器，并進(jìn)行固定，通過(guò)讀取薄膜壓力感應(yīng)器的信號(hào)值可以得到待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的受力大小，從而量化電芯受力大小。
[0019]薄膜壓力感應(yīng)器的感應(yīng)器一端設(shè)于待測(cè)受力測(cè)試區(qū)，并利用膠帶進(jìn)行固定，另一端與一個(gè)用于讀取薄膜壓力感應(yīng)器信號(hào)值的數(shù)據(jù)采集模塊連接。
[0020]本實(shí)施例的薄膜壓力感應(yīng)器厚度0.2mm、壓力范圍:0_1000N、長(zhǎng)度范圍:約4-21cm、受力區(qū)直徑范圍:9.52-25.4mm ;電芯為裝配好的電芯。
[0021]在對(duì)電芯進(jìn)行入殼受力測(cè)試時(shí)，可以在電芯內(nèi)部和/或外表面設(shè)置多個(gè)薄膜壓力感應(yīng)器，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)電芯的多個(gè)不同待測(cè)受力測(cè)試區(qū)進(jìn)行受力測(cè)試。本實(shí)施例的電芯入殼方式米用手動(dòng)入殼。
[0022]本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池電芯受力測(cè)定裝置，包括電芯及設(shè)置于電芯內(nèi)部和/或外表面待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的薄膜壓力感應(yīng)器。
[0023]如圖1?圖2所示，本實(shí)施例是將選擇好的薄膜壓力感應(yīng)器放在裝配好的電芯中心部位進(jìn)行電芯受力測(cè)試。薄膜壓力感應(yīng)器選擇MFF薄膜壓力感應(yīng)器，感應(yīng)器厚度為0.2mm，長(zhǎng)度為15cm，受力直徑為20mm，如圖1所示，該電芯5采用多個(gè)正極片3和負(fù)極片2進(jìn)行組裝，各正、負(fù)極片之間設(shè)置有隔膜1。本實(shí)施例是將兩個(gè)薄膜壓力感應(yīng)器4設(shè)于隔膜1和負(fù)極片2中間，并用長(zhǎng)230mmX寬20mm高溫膠帶將受力區(qū)固定在隔膜上，要保證粘貼緊固、平整、無(wú)褶皺。當(dāng)然也可以把薄膜壓力感應(yīng)器放在電芯的其他不同的位置，對(duì)電芯入殼過(guò)程中各個(gè)位置進(jìn)行受力測(cè)試。本實(shí)施案例是在電芯內(nèi)部放置薄膜壓力感應(yīng)器，僅對(duì)該電芯中心部位電芯入殼時(shí)受力測(cè)試。
[0024]薄膜壓力感應(yīng)器在電芯內(nèi)部受力測(cè)試位置固定好后，另一端通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊和上位機(jī)中的MFF多點(diǎn)薄膜壓力測(cè)試系統(tǒng)相連，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)感應(yīng)器標(biāo)定后，即可以開(kāi)始測(cè)試。
[0025]將內(nèi)部裝有薄膜感應(yīng)壓力器的電芯緩慢入殼，通過(guò)和數(shù)據(jù)采集模塊相連的上位機(jī)可以自動(dòng)讀取電芯入殼過(guò)程中中間部位的受力大小。從上位機(jī)讀取的數(shù)據(jù)中可以看出，該電芯受力過(guò)程中電芯中心部位受力逐漸增加，從零增加大62N，然后保持不變，即電芯入殼過(guò)程中電芯中心部位最大力為62N。根據(jù)電芯受力測(cè)試值，可為后續(xù)電池松緊比設(shè)計(jì)及其制造工藝提供了依據(jù)。
[0026]另外，本發(fā)明的電芯受力測(cè)試方法及裝置也可以用于對(duì)鋰離子電池充電后內(nèi)部壓力的分布狀況的檢測(cè)和分析，具體過(guò)程如下:在鋰離子電池制備過(guò)程中，將薄膜壓力感應(yīng)器放置在鋰離子電池需要測(cè)定位置的正(負(fù))極片、隔膜之間，并與其他正負(fù)極極片和隔膜一同進(jìn)行常規(guī)的疊片、入殼、干燥、注液、密封、定容，制備成鋰離子電池。薄膜壓力感應(yīng)器的另一端引出線和數(shù)據(jù)采集模塊相連，可以讀取電芯入殼、注液、定容、充放電過(guò)程中鋰離子電池內(nèi)部各部位的壓力及其分布狀況。
[0027]為使薄膜壓力感應(yīng)器不會(huì)在制備過(guò)程中引起短路，薄膜壓力感應(yīng)器及其導(dǎo)線應(yīng)該選擇絕緣性良好的元器件，或者將薄膜壓力感應(yīng)器和導(dǎo)線通過(guò)常規(guī)的絕緣薄膜密封，這樣既能不影響鋰離子電池的電芯制備，又能保證測(cè)試時(shí)不受外界因素影響；薄膜壓力感應(yīng)器應(yīng)當(dāng)盡可能薄，才能不影響鋰離子電池電芯的制備。
[0028]如圖2所示，在實(shí)際操作中，將薄膜壓力感應(yīng)器放置在電芯5內(nèi)部任意位置，也可以根據(jù)需要同時(shí)對(duì)不同部位進(jìn)行內(nèi)部壓力測(cè)試，但是薄膜壓力感應(yīng)器另一端引線隨極耳6熱封或者用封口膠封口時(shí)，應(yīng)確保熱封后不漏氣、不漏液。薄膜壓力感應(yīng)器另外一側(cè)引出線和薄膜壓力測(cè)試系統(tǒng)相連后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊，就可以讀取鋰離子電池在各個(gè)階段內(nèi)部壓力大?。煌ㄟ^(guò)對(duì)不同部位的壓力測(cè)定，就可以知道鋰離子電池內(nèi)部哪一個(gè)部位壓力最大，通過(guò)對(duì)不同充電狀態(tài)即循環(huán)次數(shù)后內(nèi)部壓力的測(cè)定，就知道不同狀態(tài)下鋰離子電池內(nèi)部的壓力變化，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰離子電池制備和使用過(guò)程中的內(nèi)部壓力變化情況的定量分析。
[0029]以上實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，不能以此限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡是依據(jù)本發(fā)明的思想，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上所做的任何改動(dòng)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法，其特征在于:在電芯內(nèi)部和/或外表面的待測(cè)受力測(cè)試區(qū)設(shè)置薄膜壓力感應(yīng)器，并進(jìn)行固定，通過(guò)讀取薄膜壓力感應(yīng)器的信號(hào)值可以得到待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的受力大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法，其特征在于:薄膜壓力感應(yīng)器的感應(yīng)器一端設(shè)于待測(cè)受力測(cè)試區(qū)，另一端與一用于讀取薄膜壓力感應(yīng)器信號(hào)值的數(shù)據(jù)采集模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法，其特征在于:電芯內(nèi)部和/或外表面設(shè)有至少兩個(gè)薄膜壓力感應(yīng)器，同時(shí)對(duì)電芯的不同待測(cè)受力測(cè)試區(qū)進(jìn)行受力測(cè)試。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電芯受力測(cè)定方法，其特征在于:在對(duì)電芯進(jìn)行入殼受力測(cè)試時(shí)，電芯入殼方式米用手動(dòng)入殼。
5.一種鋰離子電池電芯受力測(cè)定裝置，其特征在于:包括電芯及設(shè)置于電芯內(nèi)部和/或外表面待測(cè)受力測(cè)試區(qū)的薄膜壓力感應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池電芯受力測(cè)定裝置，其特征在于:薄膜壓力感應(yīng)器的感應(yīng)器一端設(shè)于待測(cè)受力測(cè)試區(qū)，另一端與一用于讀取薄膜壓力感應(yīng)器信號(hào)值的數(shù)據(jù)采集模塊連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的鋰離子電池電芯受力測(cè)定裝置，其特征在于:電芯內(nèi)部和/或外表面設(shè)有至少兩個(gè)同時(shí)對(duì)電芯的不同待測(cè)受力測(cè)試區(qū)進(jìn)行受力測(cè)試的薄膜壓力感應(yīng)器。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK104296911SQ201410023078
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】孫曉賓, 王燕, 趙晶晶, 楊建輝, 平麗娜 申請(qǐng)人:中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司